Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások BIOREAKT 2009-MSc Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások

INDIREKT KÖLCSÖNHATÁSOK ÁTTÉTELES HATÁS, NINCS FIZIKAI KAPCSOLAT B hatása A-ra A hatása B-re PÉLDA leírása elnevezése Sterptococcus joghurt Lactobacillus Nincs kölcsönhatás NEUTRALIZMUS - Kizárás μA > μB crossover Negatív hatás a tápanyagok elvételével KOMPETÍCIÓ Toxin/inhibitor termelésével okozott kölcsönös negatív hatás ANTAGONIZMUS Antibiotikum termelés (inhibíció,antibiózis) Toxin/inhibitor termelésével okozott negatív hatás AMENZALIZMUS + Negatív hatás lízist okozó ágens termelésével, pozítív hatás a biomassza szolubilizálásával ECCRINOLÍZIS kénbaktérium(aerob) H2S SO42- Desulfovibrio(anaerob) S.cer. Proteus vulgaris 0 + (niacin) Stimuláló anyag termelése(+) Inhibitor eltávoliítása(+) KOMMENZALIZMUS l. KOMMENZALIZMUS A és B egyidejű jelenléte nem kell PROTOKOOPERÁCIÓ ALGA CO2 O2 + CH Baktérium CH+O2 CO2 A és B egyidejű jelenléte kell MUTUALIZMUS INDIREKT KÖLCSÖNHATÁSOK ÁTTÉTELES HATÁS, NINCS FIZIKAI KAPCSOLAT Thiobacillus thiooxidans S-ből kénsavat oxidál, ami csökkenti a víz pH-ját és így egy sor más mikrobát távoltart. Oxigéntermelés algák által halálos lehet obligát anaerobokra. Kommenzalizmus egy egyoldalú viszony, anikor az egyik populáció úgy módosítja az élőhelyet, hogy az a másiknak kedvező.

DIREKT KÖLCSÖNHATÁSOK KÖZVETLEN FIZIKAI KAPCSOLAT A KÉT SPECIESZ KÖZÖTT B hatása A-ra A hatása B-re példa leírása elnevezése - + Baktérium protozoa B A-val táplálkozik PREDÁCIÓ Baktérium mikrofág A parazita behatol a gazda (A) testébe és annak bioanyagaival táplálkozik PARAZITIZMUS endo- ekto- (ESETLEG 0) Alga + protozoa Kérődző + bacik A és B fizikai kontaktusban együtt növekednek SZIMBIÓZIS Térért való küzdelem CROWDING

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások kevert tenyészetek Vito Volterra - zárt rendszerben élő két speciesz versengésének modellje kemosztát 2:flokkulens, 1:fonalas steady-state - békés együttélés

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások X1 Y1(S0-Sc) lehetséges X1,X2 cc. párok X2 S0 nem befolyásolja SC-t de meghatározza X1 és X2-t Y2(S0-Sc)

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások Y1(S0-Sc) Y2(S0-Sc) X1 X2 lehetséges X1,X2 értékpárok

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások Ha a MONOD-modell érvényes szelekció kemosztátban: fertőzés revertánsok direkt, irányitott szelekció

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások Zsákmány (préda) - ragadozó kölcsönhatások (predáció) A természetben a predáció a táplálékláncban, a szén/energiaforrás transzferben jelentős. természetes ökológiai rendszerek fenntartása, a gyorsan növekedő specieszek által a táplálék források kimerítésének megakadályozása Mesterséges rendszer: eleveniszapos biológiai szennyvíztisztítás protozoák táplálkoznak az egyszerűbb szubsztrátokat lebontani képes baktériumokkal. A természetes és a mesterséges öko-rendszerekre jellemző, hogy állandósult állapot ritkán alakul ki, ehelyett inkább visszatérő ciklusosság (oszcilláció)

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások VOLTERRA - LOTKA modell n2 - ragadozó predator növekedése függ az „ütközések” számától és hatásosságától n1 – zsákmány: elsőrendű kinetika prey effektív hozam Fajlagos halálozási sebesség (!?)

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások nemtriviális steady/state Vezessünk be normált változókat

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások ( ) . : megoldás

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások n2S n1S Ψ Δ Φ Γ Adott C-nél Trajektóriák a fázissíkon lágy oszcilláció

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások Időbeli változások lágy oszcilláció

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások Integrációs átlag= steady state

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások Öljük meg! Mérgezzük mindkét specieszt (róka, nyúl + vadász) -1n1 -2n2 Módosul a steady state

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások Egy reálisabb modell: MONOD , kemosztát Dictyostelium discoideum E. coli (max2= 0,1 h-1 max1=0,5 h-1 K2=0,25 g/dm3 K1=0,1 g/dm3 Y1=0,25 Y2=0,5 D=0,05 h-1 S0=5 g/dm3)

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások Kemény oszcilláció

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások határciklus Kezdeti érték zsákmány ragadozó

Vegyes kultúrák, mikrobiális kölcsönhatások idő